Pokud jde o automatizaci procesů v petrochemickém průmyslu, často vstupuje do hry stereotyp, že výroba je složitá, což znamená, že vše, co lze dosáhnout, je tam automatizováno díky automatizovaným systémům řízení procesů. Vlastně ne tak docela.
Petrochemický průmysl je skutečně docela dobře automatizován, ale to se týká hlavního technologického procesu, kde je automatizace a minimalizace lidského faktoru kritická. Všechny související procesy nejsou automatizovány kvůli vysokým nákladům na automatizovaná řešení řízení procesů a jsou prováděny ručně. Tedy situace, kdy jednou za pár hodin zaměstnanec ručně kontroluje, zda je ta či ona trubka správně zahřátá, zda je zapnutý požadovaný spínač a zda je ventil zasunutý, zda je úroveň vibrací ložiska normální - to je normální .
Většina nekritických procesů není automatizovaná, ale lze to provést pomocí technologií internetu věcí spíše než pomocí automatizovaných systémů řízení procesů.
Bohužel je zde problém - mezera v komunikaci mezi zákazníky z petrochemického průmyslu a samotnými vývojáři železa, kteří nemají zákazníky v ropném a plynárenském průmyslu, a proto nedostávají informace o požadavcích na zařízení pro použití v agresivních, výbušných oblastech, v drsných klimatických podmínkách atd.
V tomto příspěvku budeme hovořit o tomto problému a jak jej vyřešit.
IoT v petrochemii
Ke kontrole některých parametrů používáme průchozí průchody za účelem vizuální a hmatové kontroly nekritických součástí instalace. Jeden z běžných problémů souvisí s přívodem páry. Pára je chladicí kapalinou pro mnoho petrochemických procesů a je dodávána z teplárny do konečného uzlu dlouhým potrubím. Je třeba vzít v úvahu, že naše továrny a instalace se nacházejí v poměrně obtížných klimatických podmínkách, zimy v Rusku jsou drsné a někdy začnou zamrzat některé trubky.
Určitý personál proto musí podle předpisů jednou za hodinu provést obchůzku a změřit teplotu potrubí. V měřítku celého závodu jde o velké množství lidí, kteří téměř nedělají nic jiného, než že chodí a dotýkají se potrubí.
Za prvé je to nepohodlné: teploty mohou být nízké a musíte chodit daleko. Za druhé, tímto způsobem není možné shromažďovat a zejména používat údaje o procesu. Za třetí, je to nákladné: všichni tito lidé musí dělat užitečnější práci. A konečně lidský faktor: jak přesně se měří teplota, jak pravidelně se to děje?
A to je jen jeden z důvodů, proč se manažeři závodů a instalací docela vážně zajímají o minimalizaci dopadu lidského faktoru na technické procesy.
Jde o první užitečnou případovou studii možného využití IoT ve výrobě.
Druhým je regulace vibrací. Zařízení má elektromotory a musí být provedena kontrola vibrací. Zatím se to provádí stejně, ručně – jednou denně se lidé projdou a pomocí speciálních přístrojů změří úroveň vibrací, aby se ujistili, že je vše v pořádku. To je opět ztráta času a lidských zdrojů, opět vliv lidského faktoru na správnost a četnost takových kol, ale nejdůležitější nevýhodou je, že s takovými daty nelze pracovat, protože prakticky neexistují žádná data pro zpracování a není možné přejít k servisu dynamického zařízení na základě stavu.
A to je nyní jeden z hlavních trendů v oboru – přechod od běžné údržby k údržbě založené na stavu, při jejíž správné organizaci jsou udržovány aktivní a podrobné záznamy o provozních hodinách zařízení a plná kontrola jeho aktuálního stavu. Například, když přijde čas na kontrolu čerpadel, zkontrolujete jejich parametry a uvidíte, že během této doby čerpadlo A stihlo nashromáždit požadovaný počet motohodin pro údržbu, ale čerpadlo B ještě ne, což znamená, že nemůže' ještě není v servisu, je příliš brzy.
Obecně je to jako výměna oleje v autě každých 15 000 kilometrů. Někdo to zvládne za šest měsíců, někomu to bude trvat rok a někomu to bude trvat ještě déle, podle toho, jak aktivně konkrétní auto využívá.
S lodičkami je to stejné. Navíc je tu druhá proměnná, která ovlivňuje potřebu údržby – historie indikátorů vibrací. Řekněme, že historie vibrací byla v pořádku, pumpa také ještě nefungovala podle hodin, což znamená, že ji ještě nemusíme opravovat. A pokud historie vibrací není normální, pak musí být takové čerpadlo servisováno i bez provozních hodin. A naopak - s vynikající historií vibrací jej opravujeme, pokud byly odpracovány hodiny.
Pokud toto vše vezmete v úvahu a budete provádět údržbu tímto způsobem, můžete snížit náklady na servis dynamických zařízení o 20 nebo dokonce 30 procent. Vzhledem k rozsahu výroby se jedná o velmi významná čísla, aniž by došlo ke ztrátě kvality a aniž by byla ohrožena úroveň bezpečnosti. A toto je hotový případ pro použití IIoT v podniku.
Existuje také mnoho počítadel, ze kterých se nyní informace shromažďují ručně („Šel jsem, podíval jsem se a zapsal“). Je také efektivnější toto vše obsluhovat online, abyste v reálném čase viděli, co se používá a jak. Tento přístup velmi pomůže při řešení otázky využití energetických zdrojů: když budete znát přesné údaje o spotřebě, můžete do potrubí A dodat více páry ráno a více páry do potrubí B večer. Koneckonců, nyní jsou topné stanice stavěny s velkou rezervou, aby přesně zásobovaly všechny komponenty teplem. Ale můžete stavět ne s rezervami, ale moudře a optimálně distribuovat zdroje.
Toto je módní rozhodnutí založené na datech, kdy jsou rozhodnutí přijímána na základě plnohodnotné práce se shromážděnými daty. Cloudy a analytika jsou dnes obzvláště populární, letos se na Open Innovations hodně mluvilo o velkých datech a cloudech. Všichni jsou připraveni s velkými daty pracovat, zpracovávat je, ukládat, ale nejdříve je třeba data shromáždit. Méně se o tom mluví. V dnešní době je velmi málo spouštění hardwaru.
Třetím případem IoT je sledování personálu, perimetrová navigace atd. Používáme to ke sledování pohybu zaměstnanců a monitorování zakázaných oblastí. V zóně se například provádějí nějaké práce, při kterých by v ní neměli být cizí lidé – a je možné to vizuálně kontrolovat v reálném čase. Nebo šel pochůzkář zkontrolovat pumpu a je s ní už dlouho a nehýbe se – možná se člověku udělalo špatně a potřebuje pomoc.
O standardech
Dalším problémem je, že neexistují žádní integrátoři připravení vytvářet řešení pro průmyslový IoT. Protože v této oblasti stále neexistují žádné zavedené standardy.
Třeba jak to máte doma: máme wifi router, do chytré domácnosti si můžete dokoupit něco jiného - rychlovarnou konvici, zásuvku, IP kameru nebo žárovky - to vše připojte ke stávající wifi a vše bude fungovat . Určitě to půjde, protože wifi je standard, kterému je vše přizpůsobeno.
Ale v oblasti řešení pro podniky standardy této úrovně prevalence neexistují. Faktem je, že samotná komponentová základna se stala dostupnou relativně nedávno, což umožnilo hardwaru na takové základně konkurovat lidským zdrojům.
Pokud porovnáme vizuálně, budou čísla přibližně na stejném měřítku.
Jeden senzor automatizovaného řídicího systému pro průmyslové použití stojí asi 2000 USD.
Jeden snímač LoRaWAN stojí 3-4 tisíce rublů.
Před 10 lety existovaly pouze automatizované systémy řízení procesů, bez alternativ, LoRaWAN se objevil před 5 lety.
Senzory LoRaWAN však nemůžeme jen tak vzít a používat v našich podnicích
Výběr technologie
S domácí wifi je vše jasné, s kancelářským vybavením je vše přibližně stejné.
Neexistují žádné populární a běžně používané standardy z hlediska IoT v průmyslu. Existuje samozřejmě spousta různých průmyslových standardů, které si společnosti vyvíjejí samy.
Vezmi si třeba bezdrátový HART, který dělali kluci z Emersonu - taky 2,4 GHz, skoro stejná wifi. Oblast takového pokrytí z bodu do bodu je 50-70 metrů. Když uvážíte, že plocha našich instalací přesahuje velikost několika fotbalových hřišť, je to smutné. A jedna základnová stanice v tomto případě může s jistotou obsluhovat až 100 zařízení. A nyní připravujeme novou instalaci, v počátečních fázích je již více než 400 senzorů.
A pak je tu NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), který poskytují mobilní operátoři. A opět ne pro použití ve výrobě - za prvé je to prostě drahé (operátor si účtuje provoz), za druhé tvoří příliš silnou závislost na telekomunikačních operátorech. Pokud potřebujete instalovat takové senzory v prostorách, jako je bunkr, kde není žádná komunikace, a potřebujete tam nainstalovat další zařízení, budete muset kontaktovat operátora, za poplatek a s nepředvídatelnými lhůtami pro provedení příkazu k pokrytí objekt se sítí.
Na stránkách nelze používat čistě wifi. Dokonce i domácí kanály jsou rušeny jak na 2,4 GHz, tak na 5 GHz a máme výrobní závod s velkým množstvím senzorů a zařízení, a ne jen pár počítačů a mobilních telefonů na byt.
Samozřejmě existují patentované standardy zdravé kvality. Ale to nefunguje, když budujeme síť s mnoha různými zařízeními, potřebujeme jeden standard a ne něco uzavřeného, co nás opět učiní závislými na jednom nebo druhém dodavateli.
Proto se aliance LoRaWAN jeví jako velmi dobré řešení, technologie se aktivně vyvíjí a podle mého názoru má všechny šance dorůst do plnohodnotného standardu. Po rozšíření frekvenčního rozsahu RU868 máme více kanálů než v Evropě, což znamená, že se nemusíme vůbec starat o kapacitu sítě, což z LoRaWAN dělá vynikající protokol pro periodický sběr parametrů, řekněme jednou za 10 minut. nebo jednou za hodinu.
V ideálním případě potřebujeme přijímat data z několika senzorů jednou za 10 minut, abychom udrželi normální monitorovací obraz, sbírali data a obecně monitorovali stav zařízení. A v případě linemanů se tato frekvence rovná v nejlepším případě hodině.
Co ještě chybí?
Nedostatek dialogu
Mezi vývojáři hardwaru a petrochemickými nebo ropnými a plynárenskými zákazníky chybí dialog. A ukazuje se, že IT specialisté dělají z IT hlediska výborný hardware, který nelze masově využít v petrochemické výrobě.
Například kus hardwaru na LoRaWAN pro měření teploty potrubí: zavěsit na potrubí, připevnit svorkou, zavěsit rádiový modul, uzavřít kontrolní bod – a je to.
IT vybavení je naprosto vyhovující, ale průmysl má problémy.
Baterie 3400 mAh. Samozřejmě to není nejjednodušší, tady je to thionylchlorid, který mu dává schopnost pracovat při -50 a neztrácet kapacitu. Pokud z takového senzoru posíláme informace jednou za 10 minut, vybije baterii za šest měsíců. S vlastním řešením není nic špatného - odšroubujte senzor, vložte novou baterii za 300 rublů každých šest měsíců.
Co když se jedná o desítky tisíc senzorů na obrovském místě? To zabere obrovské množství času. Odstraněním člověkohodin strávených prohlídkami získáme stejné množství času na údržbu systému.
Poměrně zřejmým řešením problému je instalace baterie ne za 300 rublů, ale za 1000 19, ale za 000 5 mAh, bude nutné ji vyměnit jednou za XNUMX let. Tohle je fajn. Ano, tím se mírně prodraží samotný senzor. Ale průmysl si to může dovolit a průmysl to opravdu potřebuje.
Nikdo není casdev, takže nikdo neví o potřebách průmyslu.
A o tom hlavním
A co je nejdůležitější, narazí právě na banální nedostatek dialogu. Petrochemie je výroba a dost nebezpečná je výroba, kde je možný scénář lokálního úniku plynu a vzniku výbušného mraku. Proto musí být všechna zařízení bez výjimky nevýbušná. A mít příslušné certifikáty ochrany proti výbuchu v souladu s ruskou normou TR TS 012/2011.
Vývojáři o tom prostě nevědí. A ochrana proti výbuchu není parametr, který lze jednoduše přidat k téměř hotovému zařízení, jako je pár přídavných LED. Je nutné předělat vše od samotné desky a obvodu až po izolaci vodičů.
Co dělat
Je to jednoduché – komunikovat. Jsme připraveni na přímý dialog, jmenuji se Vasily Ezhov, majitel produktu IoT v SIBUR, můžete mi napsat zde do osobní zprávy nebo na email - [chráněno e-mailem]. Máme připravené technické specifikace, vše vám řekneme a ukážeme, jaké vybavení potřebujeme a proč a na co je potřeba brát ohled.
Právě teď už stavíme řadu projektů na LoRaWAN v zelené zóně (kde pro nás ochrana proti výbuchu není povinným parametrem), díváme se, jak to je obecně a zda je LoRaWAN vhodný pro řešení problémů na takovém měřítko. Na malých testovacích sítích se nám to moc líbilo, nyní budujeme síť s vysokou hustotou senzorů, kde je plánováno cca 400 senzorů na jednu instalaci. Z hlediska množství to pro LoRaWAN není mnoho, ale z hlediska hustoty sítě už je to trochu moc. Tak se na to pojďme podívat.
Na řadě high-tech výstav ode mě výrobci hardwaru poprvé slyšeli o ochraně proti výbuchu a její nezbytnosti.
Jde tedy především o komunikační problém, který chceme vyřešit. Jsme velmi pro cusdev, je užitečný a výhodný pro všechny strany, zákazník dostane potřebný hardware pro své potřeby a vývojář neztrácí čas vytvářením něčeho zbytečného nebo kompletním předěláním stávajícího hardwaru od základu.
Pokud již něco podobného děláte a jste připraveni expandovat do ropného, plynárenského a petrochemického sektoru, stačí nám napsat.
Zdroj: www.habr.com